ANALISIS OPTIMASI PENEMPATAN KAPASITOR BANK PADA JARINGAN TEGANGAN MENENGAH 20KV FEEDER IS03 RAYON LIMBOTO UNTUK MEMPERBAIKI KUALITAS TEGANGAN
Christopher  Elchrisa  Uno 1 , L.M. Kamil Amali 2 , Ade Irawaty Tolago 3 123 Prodi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas  Negeri Gorontalo Jl. Jend. Sudirman No.6 Kota Gorontalo 96128 Indonesia chris_1195@yahoo.co.id , kamilamali@ung.ac.id, adeirawty75@ung.ac.id

## ABSTRAK
Kapasitor  bank  memberikan  manfaat  dalam  proses  kinerja  sistem  distribusi dimana  kapasitor  bank  dapat  mengurangi losses ,  memperbesar  kapasitas  layanan  dan mengurangi  jatuh  tegangan.  Penempatan  kapasitor  bank  diperlukan  untuk menanggulangi  permasalahan  jatuh  tegangan  yang  terjadi  baik  pada  saluran  transmisi bertegangan tinggi  maupun saluran distribusi tegangan  menengah. Penelitian  mengenai Analisa  Optimasi  Penempatan  Kapasitor  Bank  Pada  Jaringan  Tegangan  Menengah  20 kV Feeder IS.03 Rayon Limboto Untuk Memperbaiki Kualitas Tegangan ini dilakukan dengan  tujuan  mendapatkan  lokasi  optimal  dan  rating  kapasitor  bank  pada  penyulang IS.03.  Adapun  metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  yaitu  metode  simulasi dimana  metode  simulasi  merupakan  bentuk  penelitian  yang  bertujuan  untuk  mencari gambaran melalui sebuah sistem berskala kecil atau sederhana (model) dimana didalam model  tersebut  akan  dilakukan  manipulasi  atau  kontrol  untuk  melihat  pengaruhnya. Berdasarkan  hasil  analisa  dan  pembahasan  yang  telah  dilakukan  pada  penyulang  IS.03 didapatkan kondisi paling optimum dengan jumlah kapasitor bank sebesar 6 x 150 kVAr dimana  rata-rata  selisih  kenaikan  tegangan  ujung  penyulang  setelah  pemasangan kapasitor  bank  sebesar  0.903  kV  pada  3  (tiga)  penyulang  percabangan  yaitu  LI.03, LY.01,  dan  LY.02  yang  mengalami  jatuh  tegangan  melewati  batas  standar  yang  telah ditentukan.
Kata Kunci : Sistem Distribusi,  Kapasitor, Rugi Daya, Tegangan Jatuh.

## PENDAHULUAN
Peningkatan  mutu  pendistribusian  tenaga listrik merupakan salah satu unsur penting dalam upaya meningkatkan pelayanan terhadap masyarakat dan memenuhi kebutuhan  energi  listrik  yang  tumbuh  cukup pesat.  Perencanaan  merupakan  hal  yang dibutuhkan  untuk  menjamin  sebuah  energi listrik yang berkelanjutan atau terjaga keberlangsungannya.  Hal  –  hal  yang  perlu
diperhatikan  dalam  menjaga  keberlangsungan pasokan energi listrik ke konsumen dalam hal ini masyarakat
adalah dengan mempertimbangkan  nilai  frekuensi,  sudut daya,  dan  kestabilan  tegangan  sehingga pendistribusian  energi  dapat  berlangsung secara  optimal.  Oleh  karena  itu,  dibutuhkan sebuah  sistem  tenaga  listrik  yang  terencana dengan  baik  sehingga  dapat  melayani  beban secara berkelanjutan.
Salah  satu  bentuk  gangguan  dalam  sistem tenaga listrik adalah adanya drop tegangan, hal ini diakibatkan oleh beberapa sebab antara lain adalah  jarak  tempuh  antara  pusat  listrik  ke pusat beban yang cukup jauh,  dan beban yang cukup  besar  sehingga  tegangan  pada  ujung saluran  mengalami  penurunan.  Akibat  dari drop  tegangan  ini  dapat  mengganggu  kinerja dan  keamanan alat-alat elektronik  yang ada di rumah-rumah  pelanggan.  Nilai  toleransi  jatuh tegangan  yang  diatur  dalam  SPLN  adalah senilai  +5%  dan  -10%  untuk  jaringan distribusi  dengan  nominal  tegangan  20  kV. Oleh  sebab  itu,  nilai  tegangan  yang  ada  pada ujung saluran harus diperhatikan karena dapat memungkinkan munculnya gangguan- gangguan  pada  pihak  konsumen.  (SPLN 1/1995)
Dengan  luasan  wilayah  provinsi Gorontalo,  tentunya  juga  menghadapi permasalahan yang sama mengenai tingkat kestabilan  tegangan  dalam  penyaluran energi  listrik.  Perlu  dilakukan  studi  yang membahas mengenai solusi untuk permasalahan  jatuh  tegangan  pada  salah satu  penyulang  yang  ada  di  provinsi Gorontalo.  Penyulang  atau Feeder IS03 yang  terdapat  pada  GI  Isimu  Rayon Limboto  merupakan  salah  satu  penyulang yang  mengalami Drop  Voltage yang cukup  besar  sehingga  butuh  dilakukan upaya untuk segera memperbaiki kestabilan  tegangan  yang  ada  sepanjang
saluran penyulang IS03 terutama ptegangan ujung saluran.
Dengan  jaringan  distribusi  dengan panjang  saluran  mencapai  298.06  kms merupakan penyulang terpanjang yang ada di  Gorontalo  dan  pembebanan  yang angkanya hingga mencapai 84.92%, hal ini memunginkan  munculnya  permasalahan dalam  penyaluran  tegangan  hingga  ke ujung  saluran.  Pada  tahun  2015  nilai tegangan  pangkal  pada  penyulang  ini adalah 20.43 kV dengan tegangan ujungnya  adalah  16.27  kV  dimana persentase  jatuh  tegangannya  mencapai 18.65% dari tegangan nominal.

## METODE PENELITIAN
Adapun  metode  yang  digunakan  dalam penelitian  antara  lain  adalah Metode  Simulasi dan Studi  Kasus . Simulasi merupakan  bentuk penelitian yang  bertujuan  untuk  mencari gambaran melalui sebuah sistem berskala kecil atau sederhana (model) dimana didalam model tersebut  akan  dilakukan  manipulasi  atau kontrol  untuk  melihat pengaruhnya. Studi Kasus adalah  eksplorasi mendalam  dari sistem  terikat  berdasarkan  pegumpulan data  yang  luas.  Studi  kasus  melibatkan investigasi kasus yang dapat didefinisikan  sebagai  suatu  entitas  atau objek  studi  yang  dibatasi,  atau  terpisah untuk  penelitian  dalam  hal  waktu, tempat atau batas– batas fisik.

## Tahapan Penelitian
Langkah  –  langkah  yang  akan  diambil dalam melakukan penelitian ini adalah:
1.  Melakukan        studi      literatur        yang akan  digunakan      sebagai      bahan acuan dalam penelitan.
Pengumpulan  data  yang  dilakukan dalam  penelitian  ini  adalah  berupa data  –  data  yang  bersumber  dari  PT PLN (Persero) Area Gorontalo.
2. Membuat single  line  diagram untuk penyulang  IS03  pada  aplikasi  ETAP
12.6.0.
3. Memasukkan data-data
pada penyulang IS03 yang telah dikumpulkan  untuk  digunakan  dalam simulasi.
4. Menjalankan simulasi ETAP 12.6.0
5. Mengamati  hasil  running  simulasi, apakah  sudah  benar  atau  masih terdapat  kesalahan  atau error dalam penginputan data.
6. Apabila sudah benar,  maka dilakukan pengamatan terhadap bus yang
mengalami penurunan
tegangan dibawah batas minimal yang
diperbolehkan.
7. Menjalankan  simulasi  penempatan optimal kapasitor yang terdapat dalam ETAP 12.6.0.
8. Menjalankan kembali Load Flow Analysis dan  memperhatikan  hasil  aliran
daya saat sebelum dan sesudah
pemasangan kapasitor bank. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Tegangan Penyulang IS.03
Berdasarkan  hasil  simulasi  aliran  beban pada penyulang IS.03, Tabel 1 menunjukkan karakteristik tegangan
pangkal dan tegangan ujung pada
penyulang IS.03 sistem distribusi
tegangan menengah 20 kV.
Tabel  1 Karakteristik  tegangan  pada  penyulang IS.03
Tabel 1 diatas memperlihatkan bahwa kondisi  tegangan  yang  terdapat  pada penyulang  IS.03  mengalami  penurunan pada  beberapa  titik.  Adapun  bentuk  grafis perbandingan antara tegangan pangkal dan tegangan ujung masing –  masing penyulang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar  1. Grafik  karakteristik  tegangan pangkal dan tegangan ujung tia penyulang
Grafik  1  menunjukkan  perbandingan antara  tegangan  pangkal  dan  tegangan ujung pada tiap penyulang. Tegangan pada beberapa penyulang mengalami penurunan
melewati  standar  tegangan  yang  telah ditentukan oleh pihak PLN.
Perhitungan  Rating  Kapasitor  dan Jarak  Optimal  Penempatan  Kapasitor

## Bank
Rating  dan  jarak  optimal  kapasitor bank ditentukan melalui perhitungan  yang dilakukan berdasarkan  hasil simulasi  yang telah dilakukan sebelumnya dengan mempertimbangkan
jumlah
daya
keseluruhan pada sistem dan panjang total penyulang.  Penghitungan  rating  dan  jarak kapasitor bank dibuat 4 kondisi.
1. Kondisi  1; Pada  kondisi  ini  jumlah kapasitor  yang  diberikan  sejumlah  6  unit dengan  kapasitas  kapasitornya  sebesar
150 kVAr per kapasitor.
2. Kondisi  2; Pada  kondisi  ini  jumlah kapasitor  yang  diberikan  sejumlah  5  unit dengan  kapasitas  kapasitornya  sebesar 170 kVAr per kapasitor
3. Kondisi  3; Pada  kondisi  ini  jumlah kapasitor  yang  diberikan  sejumlah  4  unit dengan  kapasitas  kapasitornya  sebesar 200 kVAr per kapasitor.
4. Kondisi  4;  Pada  kondisi  ini  jumlah kapasitor yang diberikan adalah sejumlah  3  unit  dengan  kapasitas
kapasitornya  sebesar  290  kVAr  per kapasitor.
Hasil  Perhitungan  Rating  Kapasitor dan Jarak Optimal Penempatan

## Kapasitor Bank
Setelah  dilakukan  penempatan  kapasitor  bank pada jaringan penyulang IS.03 maka dilakukan
simulasi  untuk  mengetahui  pengaruh  dari kapasitor  yang  telah  dipasang  terhadap  nilai tegangan  pada  jaringan  distribusi  penyulang IS.03.  Hasilnya  dapat  dilihat  pada  Gambar  2 dan Gambar 3.
Gambar  2.  Grafik  perbandingan  tegangan  pada tiap pangkal penyulang
Gambar  3.  Grafik  perbandingan  tegangan  pada tiap ujung penyulang
Perhitungan  dengan  cara  yang  sama dilakukan untuk mendapatka lokasi
penempatan  kapasitor  bank  pada  kondisi  2 sampai kondisi 4. Setelah dilakukan perhitungan  maka  dilakukan  simulasi  untuk mendapatkan  nilai  tegangan  pangkal  dan tegangan ujung setelah ditempatkan kapasitor bank.
Representasi  dari  keempat  kondisi dengan menggunakan metode seperti pada persamaan  4  dapat  ditinjau  pada  tabel  2 berikut.
Tabel  2 .  Perbandingan  profil  tegangan  ujung dan susut jaringan
Berdasarkan  tabel  2  diatas, dapat  diamati kondisi  tegangan  pada  tiap  –  tiap  penyulang setelah dilakukan penempatan optimal kapasitor  bank  untuk  keempat  kondisi.  Tiap kondisi  diberikan  jumlah  kapasitor  yang berbeda.  Kondisi  1  memiliki  6  unit  kapasitor bank dengan daya reaktif 150 kVAr, kondisi 2 memiliki  5  unit  kapasitor  bank  dengan  daya reaktif  170  kVAr,  kondisi  3  memiliki  4  unit kapasitor  bank  dengan  daya  kVAr  200  kVAr, dan  kondisi  4  memiliki  3  unit  kapasitor  bank dengan daya reaktif 290 kVAr.
Setiap kondisi memberikan hasil perbaikan  pada  tegangan  ujung  yang  cukup signifikan.  Susut  daya  aktif  pada  tiap  kondisi juga  berbeda-beda  berkisar  antara  9,28%  - 9,33%. Dari keempat kondisi diatas,
didapatkan bahwa kondisi dengan penempatan kapasitor  bank  paling  optimal  dilihat  dari perbaikan  tegangan  ujung  adalah  kondisi  1. Sedangkan kondisi dengan penempatan kapasitor  bank  paling  optimal  dilihat  dari persentase susut daya aktif adalah kondisi 3.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan  dengan  menggunakan  program ETAP, maka dapat disimpulkan :
1. Hasil  analisa  terkait  lokasi  penempatan optimal  kapasitor  bank  dibagi  dalam  4 (empat)  kondisi  dengan  jumlah  kapasitor dan  jarak  yang  berbeda  serta  rating
kapasitor  untuk  masing-masing  kondisi adalah  sebesar  150  kVAr,  170  kVAr,  200 kVAr, dan 290 kVAr .
2. Daya  aktif  yang  disalurkan  sistem sebelum  penempatan  kapasitor  bank adalah sebesar 3.047 MW dengan susut daya  aktif  sebesar 0.291  MW  dimana nilai  persentasinya  mencapai 9,55%. Berdasarkan  simulasi  keempat  kondisi, nilai  susut  sistem  yang  paling  rendah ditunjukkan  pada  kondisi  3  (tiga)  dengan persentase  nilai  susut  daya  aktif  sebesar 9,28 %.
3. Kondisi  dengan  profil  tegangan  setelah pemasangan  kapasitor  bank  paling  baik adalah  kondisi  1.  Maka  kondisi  ini dijadikan  sebagai  perbandingan  antara tegangan  sebelum  dan  tegangan  setelah pemasangan kapasitor bank

## Saran
Setelah  melakukan  penelitian  diatas, penulis menyarankan beberapa hal berdasarkan hasil yang didapatkan.
 Penggunaan kapasitor bank pada penyulang IS.03  merupakan  salah  satu  solusi  yang dapat  ditawarkan  untuk  menanggulangi masalah  jatuh  tegangan  pada  sistem distribusi  tersebut.  Namun  terdapat  pula beberapa  solusi  untuk  menanggulangi permasalahan  ini,  antara  lain  adalah pembangunan  Gardu  Induk  di  daerah dekat dengan ujung penyulang.
Pembangunan  Gardu  Induk  baru  dapat menunjang  penyaluran  daya  listrik  yang lebih  baik  terhadap  pelanggan  dan  dapat
menjaga  kestabilan  tegangan  pada  daerah sekitar GI tersebut. 
 Penelitian yang dilakukan dengan menggunakan  aplikasi  ETAP  kedepannya agar  dapat  dibandingkan  dengan  aplikasi serupa  ataupun  metode  lain  untuk  bisa mendapatkan  hasil  yang  lebih  akurat  agar penempatan  kapasitor  bank  dapat  lebih optimal. 
 Metode    penempatan    optimal    kapasitor bank dapat  dikembangkan  dengan mempertimbangakan faktor-faktor tertentu antara lain adalah penempatan
kapasitor  bank  pada  jaringan  sistem distribusi yang tidak seimbang.
 Pertumbuhan beban  merupakan salah satu faktor  yang  perlu diperhatikan  dalam  menanggulangi masalah  jatuh  tegangan.  Oleh  karena itu,  diperlukan  studi  lebih  lanjut mengenai  keadaan  sistem  apabila terdapat  fluktuasi  beban  secara  drastis pada sistem ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Tampubolon, David.  dkk,  2009. Optimalisasi Penggunaan  Kapasitor Bank  pada  Jaringan  20  kV  dengan Simulasi  ETAP  (Studi  Kasus  pada Feeder Srikandi di PLN Rayon Pangkala Balai, Wilayah SumateraSelatan) .Jurnal. Universitas
Sumatera Selatan. Sumatera Selatan.
[2]  PT.  PLN. Master  Plan  Sistem Distribusi Tenaga Listrik Tahun 2016
– 2020.
[3]  Erviana,  Mira.  dkk,  2012. Optimasi Penempatan dan  Kapasitas  Kapasitor Bank  pada  Sistem  Distribusi  untuk
Mereduksi  Rugi  Daya  Menggunakan
Particle  Swarm  Optimization . Jurnal. Universitas Diponegoro. Semarang. [4]  Habsoro,  S.W.  dkk.  2012. Analisa Penempatan Kapasitor Bank untuk Perhitungan  Drop  Voltage  pada  Feeder Batang  02  Tahun  2012-2016  dengan
Software ETAP 7.0.0 . Jurnal. Universitas Diponegoro. Semarang.
[5] Abidin, Putra. 2014. Penempatan Optimal Kapasitor Bank pada Jaringan Disrtibusi 20 kV Rayon Bangkiang untuk Mengurangi Penurunan Tegangan Menggunakan  ETAP  7.5.0 .  Tugas  Akhir.
Universitas  Islam  Negeri Sultas  Syarif Kasim Riau. Pekanbaru.
[6]  Tanjung,  Abrar.  2012. Analisa  Sistem
Distribusi  20 kV  untuk  Memperbaiki Kinerja dan Keandalan Sistem Distribusi Menggunakan Electrical Transient Analisys  Program . Jurnal.  Universitas Lancang Kuning.
[7]  Anderso,  P.M.,  Fouad,  A.A.,  1982. Power  System Control  and  Stability .
The Iowa State University Press. [8] SPLN 1:1978 Tegangan – tegangan  Standar  Variasi  Tegangan Pelayanan. [9] Sanatang. Perbaikan Stabilitas Frekuensi dan  Tegangan  pada  Beban  Dinamik
Sistem SULSELBAR Menggunakan Metode  Linear  Quadratic  Regulator (LQR) . Jurnal. Universitas Negeri
Makassar. Makassar.
[10] Suswanto, Danang. Klasifikasi Jaringan  Distribusi .  Buku  Ajar  BAB
II.